JP4540399B2 - インクジェット記録装置におけるインク供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置のノズルヘッドへインクを供給するインク供給装置に関するものである。

インクジェットヘッドのノズルヘッドより吐出されるインクのインク滴量は、インクの粘度や温度の条件により変化する。従来のインク供給装置に、インクの粘度を一定に保つために、インク温度を一定にするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この従来のインク供給装置は図１に示すようになっていて、インクタンクａのインクはポンプｂ、フィルタｃ，ｃを有するインク供給系ｄを経てノズルヘッドｅに圧送されるようにしている。そしてインクタンクａはインクを撹拌する撹拌機ｆを内装すると共に、恒温槽ｇの中に収納されていて、タンク内のインク温度が常に一定になるようにしている。

なおこの従来技術を示す図１において、インク供給系ｄに設けられた圧力センサｈで検出したインク供給圧が制御部ｉを介してポンプｂにフィードバックされ、ポンプ回転数をインク供給圧が一定になるように制御するようになっている。またポンプｂから吐出されたインクのうち過剰分は調整弁ｋを介してインクタンクａへ環流するようになっている。インクタンクａには密度計ｍが取り付けられており、一定のインターバルでタンク内のインクをサンプリングして、その密度を検出し、その信号が制御部ｎに入力されるようになっており、この制御部ｎにおいて予め設定した基準密度と比較され、その密度差に応じてタンクｏ内のインク媒体が供給弁ｐを介してインクタンクａに滴下補充され、インク密度が基準密度になるようにしている。ここでノズルヘッドｅから吐出したインク滴で、印刷に用いられなかったインク滴はガターｑに回収され、中間タンクｒを経由してポンプｓにて再びインクタンクａへ戻されるようになっている。

特開平７−１１７２３３号公報

上記従来のインク供給装置にあっては、インクタンクａ内のインクは恒温槽ｇにより一定の温度に温度制御されてはいるが、インクタンクａからノズルヘッドｅに至るポンプｂを含むインク供給路ｄの温度は制御されていなかった。そして、インクタンクの内の温度制御されたインクは、インクの吐出があってはじめてインクタンクａからインク供給路ｄへ導かれるような構成になっているため、インクの吐出開始からしばらくの時間は、インク供給路ｄ内の大部分に温度未制御のインクが存在することで、温度制御されていないインクがインクヘッドに供給されることになり、これが不均一なインク吐出が行われる原因となっていた。

本発明は上記のことに鑑みなされたもので、インクヘッドからのインク吐出開始される印刷開始時から温度制御されたインクを吐出できるようにして上記従来の課題を解決できるようにしたインクジェット記録装置におけるインク供給装置を提供しようとするもので、その構成は、恒温装置等にて温度制御されたインクをメインタンクからノズルヘッドのインク室へ供給するようにしたインクジェット記録装置におけるインク供給装置において、メインタンクとノズルヘッドのインク室を接続するインク供給路に、ノズルヘッドに対して水頭圧を有するようにして背圧タンクを配置し、メインタンクから温度制御されたインクを、背圧タンクからノズルヘッドとの水頭差圧と毛細管現象とより発生する供給圧により、ノズルヘッドのインク室に常時供給するようにし、ノズルヘッドのインク室とメインタンク側とを接続する戻し路に開閉弁を介装し、開閉弁を開にすることによりインク室へ供給されたインクをインク戻し路より流出させるようにした構成になっている。

そして上記インク供給装置において、戻し路に、開閉弁を経てメインタンクに戻るインクと、ノズルヘッドに付着しているインクをパージするパージキャップからのインクを一時的に貯留する戻しタンクを設け、この戻しタンクに撹拌装置を設けると共に電磁弁を介して希釈液タンクを接続した。

本発明によれば、ノズルヘッドのインク室へのインクの供給を、背圧タンクの高さによる水頭圧差と毛細管現象により発生する圧力により行うようにしたことにより、ノズルヘッドのインク室へのインクの供給圧力は、背圧タンクの高さ調整により調整することができる。
そして、インクジェット記録装置のノズルヘッドよりインクが吐出されない状態、すなわちインクジェット記録装置の待機状態において、インク戻し路の開閉弁を開とすることにより、ノズルヘッドのインク室に供給されたインクをこのインク戻し路を経由して垂れ流し状に流出させることができる。

従って、インクジェット記録装置の待機状態においても上記開閉弁を開くことにより、ノズルヘッドのインク室に温度制御されたインクが流通されることになり、上記待機状態から印刷状態になったときに、上記開閉弁を閉じることにより、この印刷状態での印刷開始時から温度制御されたインクをノズルヘッドより吐出することができ、このときの印刷物は印刷開始時から安定し、筋やムラが発生することなく安定した印刷品質のものが生産でき、損紙率を低減することができる。

また、本願の装置では、従来の技術に対してノズルヘッドのインク室に開閉弁を介装したインク戻り路を接続するだけの構成であるので、装置が簡単であり制御費用も安価にでき、保守も容易である。

さらに、上記インク戻し路より流出したインクをメインタンクに戻すことにより、このインク戻し路より流出したインクをメインタンクのインクと共に温度制御を行うことができ、インク戻し路から流出したインクの管理を簡単に行うことができる。
その上、上記インク戻し路を流れてメインタンクに戻されるインクは、このインク戻し路に設けた戻しタンク内において、撹拌装置にて撹拌すると共に、希釈液タンクから供給される希釈液にて必要に応じて希釈することができる。

図２は本発明の実施の形態を示す回路であり、図中１はインクジェット記録装置のヘッドボックスである。このヘッドボックス１に多数（３０個）のインクノズルを有するノズルヘッド２が下方へ向けて設けてあり、この各ノズルヘッド２は、各ノズルヘッド２に接続されて設けられたインク室３へインク供給路４を介して供給されたインクを、ピエゾ素子（電気機械変換素子）等の駆動装置の作動にて吐出し、ヘッドボックス１の下面に沿って走行する用紙（被記録材）に所定の印刷を行うようになっている。

５は上記ヘッドボックス１のノズルヘッド２を覆う大きさにしたパージキャップであり、このパージキャップ５はインクジェット記録装置の待機状態において、ヘッドボックス１がメンテナンス位置に移動された状態で、これの下面に吸着してノズルヘッド２に付着しているインクをパージするようになっている。６はそのパージポンプ、７はパージされたインクを一時的に貯留する中間タンクである。

上記ヘッドボックス１のインク室３にはこれにインクを供給するインク供給路４のほかに、インク戻し路８が接続されており、このインク戻し路８は開閉弁９を介して上記中間タンク７に接続されている。

図中１０はインクパック１１から補給されるインクを貯留するメインタンクであり、このメインタンク１０には、このメインタンク１０内のインクを所定の温度に一定に保つための恒温装置１２が備えられている。この恒温装置１２はメインタンク１０を囲繞する恒温室１２ａと、この恒温室１２ａへ所定の温度に加熱または冷却された流体を循環供給する流体温調循環装置１３とからなっている。

また、メインタンク１０には、このメインタンク１０内のインク中の気泡を除去するための脱気装置１４が往復路１４ａ，１４ｂを介して接続されている。そしてこれの往路１４ａには制御弁１５とポンプ１６が介装してあり、復路１４ｂに３方弁１７が介装してある。

メインタンク１０には液面計１８が備えてあり、この液面計１８の検出値に応じて制御弁１９が開いてインクパック１１からのインクがフィルタ２０を通って所定量メインタンク１０内に補給されるようになっている。

図中２１は上記メインタンク１０とヘッドボックス１間に配置される背圧タンクであり、これにヘッドボックス１のインク供給路４が接続されている。メインタンク１０と背圧タンク２１とは、ポンプ２２、フィルタ２３、電磁弁２４を介して接続されている。そしてこの背圧タンク２１には液面センサ２５が備えてあり、この液面センサ２５の検出信号により上記ポンプ２２が作動されて背圧タンク２１内の液面は常に一定に保たれるようになっている。またこの背圧タンク２１にも脱気装置２６が備えてある。

図中２７は戻しタンクであり、この戻しタンク２７の流入側に上記中間タンク７がフィルタ２８、ポンプ２９を介して接続されている。そしてこの戻しタンク２７の流出側にメインタンク１０に接続された脱気装置１４の復路１４ｂに介装した３方弁１７に接続されている。

また、この戻しタンク２７には温度センサ３０、撹拌装置３１が設けてある。そして電磁弁３２を介して希釈液タンク３３に接続されていて、必要に応じて希釈液が供給されるようになっている。

上記構成において、メインタンク１０内のインクはこれに備えた恒温装置１２にて所定の温度に保たれている。そしてこのメインタンク１０のインクがポンプ２２にて背圧タンク２１に供給され、印刷時にはこの背圧タンク２１からのインクがピエゾ素子の作用によりノズルヘッド２から吐出して印刷が行われる。背圧タンク２１内のインクは液面センサ２５にて検出されていて、これの消費量に応じてポンプ２２にて供給されて常に一定の液面に保たれている。

このようにして、印刷時においてノズルヘッド２より吐出されるインクは、背圧タンク２１を経由してメインタンク１０にて所定の温度に制御されたインクが供給されて、用紙上に筋やムラのない印刷がなされる。

このときのノズルヘッド２のインク室３へのインク供給圧は、背圧タンク２１の高さ調整によりノズルヘッド２との水頭圧差と毛細管現象により発生する圧力により得られる。従ってノズルヘッド２のインク室３へのインク供給圧は、印刷の休止時を含む待機状態においても印刷時と同じインク供給圧が作用されている。なお、上記印刷時にはインク戻し路８の開閉弁９は閉じておく。

印刷の待機状態で、ノズルヘッド２をクリーニングするときは、ヘッドボックス１をメンテナンス位置に移動し、この位置でパージキャップ５をノズルヘッド２に吸着させてノズルヘッド２に残留しているインクをパージポンプ６にて吸引して所定時間にわたってクリーニングする。このときの吸引インクは中間タンク７に一時的に貯留される。

また、このクリーニング時以外の印刷の休止時を含む印刷の待機状態にもノズルヘッド２のインク室３には上記したように背圧タンク２１からのインク供給圧が作用しているので、このときにインク戻し路８の開閉弁９を開くことにより、上記インク室３のインクはインク戻し路８を経由して、いわば垂れ流し状に中間タンク７へ流れ落ちる。従って、インクヘッド２のインク室３へは、印刷の休止時を含む印刷待機状態においてもメインタンク１にて温度制御されたインクが常時流通されることになる。

中間タンク７に一時的に貯留されたインクはポンプ２９にて戻しタンク２７に戻され、ここで希釈液タンク３３から供給される希釈液にて希釈すると共に撹拌装置３１にて撹拌される。そしてこの戻しタンク２７のインクはメインタンク１０の脱気装置１４の復路１４ｂの３方弁１７から脱気装置１４を経由して脱気された状態でメインタンク１０へ戻される。

上記印刷の休止時を含む待機状態から印刷状態にするには、インク戻し路８の開閉弁９を閉じると共に用紙の走行に同期してノズルヘッド２よりインクを吐出させる。

このとき、この印刷開始の直前までノズルヘッド２のインク室３にはメインタンク１０にて温度制御されたインクが流れていたことにより、この印刷開始には直ちにこのインクがノズルヘッド２より吐出され、従って、この印刷開始時には温度制御されたインクが用いられることになる。

上記のように、印刷の休止時を含む待機状態にあるノズルヘッド２のインク室３にメインタンク１０にて温度制御されたインクを常時流すことができることにより、この待機状態から印刷状態にしたときに、この印刷開始時から上記温度制御されたインクが吐出されることになり、この印刷開始時からインク滴量が変化することなく安定した印刷が行われる。

従来例を示す回路図である。 本発明に係る装置の一例を示す回路図である。

符号の説明

１…ヘッドボックス、２…ノズルヘッド、３…インク室、４…インク供給回路、５…パージキャップ、６…パージポンプ、７…中間タンク、８…インク戻し路、９…開閉弁、１０…メインタンク、１１…インクパック、１２…恒温装置、１２ａ…恒温室、１３…流体温調循環装置、１４，２６…脱気装置、１４ａ，１４ｂ…往復路、１５，１９…制御弁、１６，２２，２９…ポンプ、１７…３方弁、１８…液面計、２０，２３，２８…フィルタ、２１…背圧タンク、２５…液面センサ、２７…戻しタンク、３０…温度センサ、３１…撹拌装置、３２…電磁弁、３３…希釈液タンク。

Claims (2)

1. 恒温装置等にて温度制御されたインクをメインタンクからノズルヘッドのインク室へ供給するようにしたインクジェット記録装置におけるインク供給装置において、
   メインタンクとノズルヘッドのインク室を接続するインク供給路に、ノズルヘッドに対して水頭圧を有するようにして背圧タンクを配置し、メインタンクから温度制御されたインクを、背圧タンクからノズルヘッドとの水頭圧差と毛細管現象とより発生する供給圧により、ノズルヘッドのインク室に常時供給するようにし、
   ノズルヘッドのインク室とメインタンク側とを接続する戻し路に開閉弁を介装し、開閉弁を開にすることによりインク室へ供給されたインクをインク戻し路より流出させるようにしたことを特徴とするインクジェット記録装置におけるインク供給装置。
2. 戻し路に、開閉弁を経てメインタンクに戻るインクと、ノズルヘッドに付着しているインクをパージするパージキャップからのインクを一時的に貯留する戻しタンクを設け、この戻しタンクに撹拌装置を設けると共に電磁弁を介して希釈液タンクを接続したことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置におけるインク供給装置。

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